电力电子与现代控制(电力电子线路及其触发控制)第三部分
现代电力电子技术
uL
u2
E
+
-
触发电路产生的触发脉冲须满足下列要求： 足够的功率； 一定的宽度； 与主电路同步； 一定的移相范围。
产生的方式： 单结晶体管触发电路； 集成触发电路。
1
2
第3节 晶闸管触发电路
一、单结晶体管触发电路
等效电路
E
B2
B1
RB2
RB1
管内基极 体电阻
E
（发射极）
B2
（第二基极）
当 L >> R时， ILT在整个周期中可近似 看做直流。
5
晶闸管的中电流
IT =
IT =
平均值:
有效值:
晶闸管的选择
晶闸管电压 > （1.5 ~ 2）U2M
晶闸管电流
> （1.5）×
二、单相桥式半控整流电路
1、
电阻性负载桥式可控整流电路
（1）电路及工作原理
u2 > 0的导通路径：
u2 (A)
三、 特性与参数
1、特性
U
I
URSM
UFSM
URRM
IH
UFRM
IF
IG1=0A
IG2
IG3
IG3
IG2
IG1
>
>
正向
反向
2、主要参数
UFRM：
正向断态重复峰值电压。（晶闸管耐压值。 一般取 UFRM = 80% UFSM 。普通晶闸管 UFRM 为 100V~3000V）
URRM：反向重复峰值电压。（控制极断路时， 可以重复作用在晶闸管上的反向重复电 压。一般取URRM = 80% URSM。普通晶 闸管URRM为100V~3000V）
电力电子技术在新能源领域的应用
总681期第十九期2019年7月河南科技Henan Science and Technology电力电子技术在新能源领域的应用步文智（国家电投集团江苏海上风力发电有限公司，江苏盐城224000）摘要：电力能源作为一种重要的可循环能源，仍然是我国经济发展过程中不可或缺的重要组成部分。
由于我国是能源消耗大国，因此，考虑将电力电子技术应用于新能源领域。
由此，本文首先分析电力电子技术应用于新能源领域的必要性，然后探讨电力电子技术应用于新能源领域的措施，以不断优化我国能源使用结构，促进新能源领域健康发展。
关键词：电力技术；电子技术；新能源领域中图分类号：TM1文献标识码：A文章编号：1003-5168（2019）19-0123-02 Analysis on the Application of Power Electronic Technology in New EnergyBU Wenzhi（National Electric Power Investment Group Jiangsu Offshore Wind Power Co.,Ltd.，Yancheng Jiangsu224000）Abstract:As an important renewable energy,power energy is still an indispensable part of China's economic develop⁃ment process.Since China is still a big energy consuming country,we should consider the application of power elec⁃tronics technology in the field of new energy.Therefore,this paper first analysed the necessity of applying power elec⁃tronics technology to the new energy field,and then discussed the measures of applying power electronics technology to the new energy field,in order to continuously optimize the energy use structure of our country and promote the healthy development of the new energy field.Keywords:power technology；electronic technology；new energy field随着我国科学技术的持续发展和人们对能源的需求不断提高，电力电子技术的应用越来越广泛。
现代电力电子概述
第一章现代电力电子概述黄钰 2014223030041 一、电力电子技术概述电子电力技术包括电力电子器件、变流电路和控制电路三部分，是以电力为处理对象并集电力、电子、控制三大电气工程技术领域之间的综合性学科。
电力技术是一门涉及发电、输电、配电及电力应用的科学技术。
电子技术是一门涉及电子器件和由各种电子电路所组成的电子设备和系统的科学技术，控制技术是指利用外加的设备或装置使机器设备或生产过程的某个工作状态或参数按照预定的规律运行。
采用半导体电力开关器件构成各种开关电路，按一定的规律，周期性地，实时、适式地控制开关器件的通、断状态，可以实现电子开关型电力变换和控制。
这种电力电子变换和控制，被称为电力电子学（Power Electronics）或电力电子技术。
电力电子技术不是电力技术与电子技术简单的叠加，而是将现代电子技术和控制技术引入传统的电力技术领域实现电力变换和控制，是一门综合了电子技术，控制技术和电力技术的交叉学科。
电力电子器件是电力电子技术的基础，电力电子器件对电能进行控制和转换就是电子电力技术的利用在21世纪已经成为一种高新技术，影响着人们生活的各种领域，因此对对电子电力技术的研究具有时代意义。
传统电力电子技术是以低频技术处理的，现代电力电子的发展向着高频技术处理发展。
其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代，在不断的发展中促进了现代电力电子技术的广泛应用。
电力电子技术在1947年晶体管诞生开始形成，接着1956的晶闸管的出现标志电力电子技术逐渐形成一门学科开始发展，以功率MOS-FET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件的出现，表明已经进入现代电子电力技术发展时代。
二、国内外研究现状上世纪八十年代后，大规模和超大规模集成电路技术得到了广泛的应用，为电力电子技术的快速发展打下了良好的基础。
集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合应用。
以功率MOSFET和IGBT为代表的集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件以及以低频技术处理问题为主的传统电力电子学正在向高频技术处理问题为主的现代电力电子学转变。
电力电子与现代控制(电力电子线路及其触发控制)第二部分
单端反激式（Flyback）DC/DC变换器
从Buck-Boost变换器到单端反激式变换器与的转化关系
单端反激式（Flyback）DC/DC变换器
(b) Flyback DC/DC变 换器工作 波形
(a) 电路拓扑
工作原理分析（磁通连续情况）
工作状态1：VT导通，VD截止，输入电源 对变压器原边等效励磁绕组Lm充电： 工作状态2：VT截止，VD导通，变压器原边 绕组的储能释放到副边绕组：
变压器等效励磁电感上电压为：
VLm Vin
稳态时，一个周期内电感电压平均值为0，得： N N Vinton V0 1 (Ts ton ) Vinton ( 1 V0 )(Ts ton ) 0 N2 N2 则变压比为： M
电压调节器
电流调节器
脉冲宽度调制功率电路 NhomakorabeaAVR
if* + _ if
ACR
PWM
电流控制模式
峰值电流控制模式
峰值电流控制模式其电流的反馈值是开关的电流峰值，电流控 制环的作用是使开关电流峰值跟随给定值。其优点是结构简单， 动态相应快。其缺点在于：由于开关电流往往带有噪声，容易引 起比较器的误动作，易受干扰，造成工作不稳定。
Uinton (Uin Uc1 )(Ts ton ) 0
(Uc1 UO )ton (UO )(Ts ton ) 0
则变压比为： M U o / U in
D 1 D
可见，D>0.5时，输出电压高于输入电压；而D<0.5 时，输出电压低于输入电压，且极性相反。
(b) Buck-Boost DC/DC变换器工作波形图
《现代电力电子技术》课件
交流调制技术
1
原理
用逆变器将直流电压转变为交流电压，再对交流电压进行调制，的信号与高频三角波叠加，得到PWM信号。
3
三角PWM控制
将需要控制的信号与低频三角波叠加，得到PWM信号。
开关电源技术
工作原理
利用功率开关器件的导通和断开， 将高频电源变换成低压稳定直流电 源。
现代电力电子技术
电力电子技术涉及电能的控制、变换和传输等方面，已经成为现代电力工业、 交通运输、通讯、计算机等各个领域中的关键技术。
概述
定义
电力电子技术是控制和变换电 力的一种新兴技术领域。
应用领域
广泛应用于交通运输、轨道交 通、新能源、家电、通讯和计 算机等领域。
发展历程
20世纪50年代发展并日渐成熟， 80年代达到高峰，90年代后进 入了新的发展阶段。
结语
1
电力电子技术的未来
电力电子技术将继续发挥更大的作用，推动新能源发展。
2
相关学科和领域介绍
电机与电器、电力系统、电力电子等学科和领域紧密相连。
3
总结
电力电子技术在现代社会中扮演着重要的角色，将会继续深入发展和应用。
滤波器设计与优化
电源滤波器、信号滤波器、噪声滤波器等滤波器都 可以用来消除共模噪声。
变频技术
基本原理
将恒定电压变为可调电压、可以调 制频率的交流电源。
电机驱动
变频器是电机驱动的核心装置，根 据不同的负载条件可以调整输出频 率和电压。
实际应用案例
应用于风能、太阳能、水能、地热 能等大规模新能源并驱动各种电动 机械设备。
电路设计
4
电路包括逆变电路、滤波电路和输出负载等 部分。
共模噪声抑制技术
电力电子与现代控制_电力电子器件_第二部分
K
晶闸管的简化结构和符号
N J3 G
阴极 Cathode
P J2
N J1
P
阳极 Anode
A
晶闸管的工作状态
晶闸管有三种基本工作状态，反向截止， 正向截止和正向导通。 反向截止 当阳极阴极之间施加负电压时，晶闸管工 作在反向状态，如同两个二极管串联后施加反 向电压一样，晶闸管的J1和J3两个PN结反偏使 晶闸管工作在截止状态。即使门极和阴极之间 施加正向触发电压，晶闸管仍然处于截止状态。 正向截止 在门极没有触发的情况下，施加正向阳极 电压，晶闸管仍将处于截止状态，此时J2 PN 结反偏，正向截止状态即晶闸管的关断状态。 正向导通 在施加正向阳极电压时，处于关断状态的 晶闸管可以由以下四种方式转化为导通状态： 1、门极触发 2、 dv/dt触发 3、正向过电压 4、对J3结光照
E iE 空穴 VBE 电子
p
n
C iC
iB B iB VCB
发射结
集电结
考虑发射结和集电结双向注入 效应后的三极管发射极电流为：
n++
E iE 空穴 iE 电子
p
n
iC C iC
I E I S (eVBE /VT eVBC /VT )
同时, 下降。
iB B
VBE
iB
VCB
三极管工作原理
发射结 集电结
n
E iE iE
++
p
-+ -+
n
iC C iC
I E I S (e
VBE / VT
1)
电子 空穴
基极电流IB和集电极电流IC之 和等于发射极电流：
iB - + B 空间电 荷区
电力电子与电气控制PPT课件
实训报告要求：
1：画出实训电气原理图
2：根据实训电气原理图，分析控制电路 的工作原理。
3：书面回答问题
第1页/共71页
操作要求
（1）根据给定的设备和仪器仪表，在规定时间内完成接线、调 试、运行,达到规定的要求。 （2）能用仪表测量调整和选择元件。 （3）板面导线经线槽敷设，线槽外导线须平直各节点必须紧 密，接电源、及按钮等的导线必须通过接线柱引出。
第17页/共71页
实训三、书面回答
1)时间继电器KT的整定时间是根据什么来调整的？
电路中时间继电器KT的作用用于控制电动机的能耗制动时间，因此KT的整定时间是根据电动机所需 制动时间来调整的
2)制动直流电流的大小，对电动机是否有影响？该如何调节？
制动直流电流要合适，制动直流电流过大将使电动机定子绕组过热，影响电动机的使用寿命，严重时 可能损坏电动机定子绕组，制动直流电流过小，将影响电动机的制动效果。本电路中制动直流电流的 大小是调节串联电阻R阻值大小来实现。一般将制动直流电流的大小调节为（3.5~4）倍的空载电流
（4）装接完毕后，经教师允许后方可通电试车。遵照单手操作 原则，如有故障自行排除
（5）按照完成的工作是否达到了全部或部分要求，由教师进行评 分。
第2页/共71页
接线规范
1、紧固接线用力要适中，防止用力过大将螺栓螺母滑 扣，发现已滑扣的螺栓螺母及时更换，严禁将就作业。 2、用螺丝刀紧固或松动螺丝时，必须用力使螺丝刀顶 紧螺丝，然后再进行紧固或松动，防止螺丝刀与螺丝打 滑，造成螺丝损伤不易拆装。 3、同一接线端子允许最多接两根相同类型及规格的导 线。 4、所有连接导线中间不应有接头 。 5、先接继电器线圈的公共接线一侧，后接其它控制线 按从上到下，从左到右进行。 6、各条支路接线要求先串后并。 7、触点是上下结构，则上进下出；触点是左右结构， 则左进右出。
电力电子与现代控制_电力电子器件_第三部分
P1 N1 P2 N2
K
iG
iK
ts 存储 时间 tf 下降 时间
i tail
ttail 拖尾 时间
电感 L
阴极
GTO关断过程
1、晶闸管工作模式， 门极电流变负，满足关 断条件，此时GTO 中 两个等效三极管开始退 出饱和导通过程，清除 N1和P2区的存储过剩 载流子，所需时间为存 储时间。
2、GTO工作模式， α1+α2 < 1，此时GTO阳极 电压上升，阳极电流下降， 需要采用关断缓冲限制阳 极电压的上升速度，所需 时间为下降时间。
双向晶闸管
逆导晶闸管
光控晶闸管
门极可关断晶闸管
1. 可关断晶闸管的结构 ������ 可关断晶闸管GTO(Gate Turn-Off Thyristor)， GTO的内部包含着数百个共阳极的小
GTO元，可用门极信号控制其关断。目前，GTO的容量水平达6kA/6kV，开关频率<1kHz。
GTO结构，等效电路及符号 2. 可关断晶闸管的工作原理 (1) 开通过程 ������ GTO也可等效成两个晶体管P1N1P2和N1P2N2互连，开通过程与晶闸相同。
栅极
G P
N2
G
绝缘栅
++++++
D
N N2
D
S
源极
N1
D S
N1
J1
J2 空 间 电 荷漏极 区
P
D
G S
G S
符号
J1
导电原理
J2 空 间 电 荷 区
基本结构
MOSFET基本结构，导通原理和符号 MOSFET导通原理： 利用栅极和源极之间的正电压，吸引自由电子堆积在P区上表面层，并使该层反型为N型；之后 N1-N-N2之间电子可以流动导电。 功率MOSFET导通时只有一种极性载流子（多子）参与导电。
电力电子与现代控制电力电子器件
N型半导体
P型半导体
第14页/共31页
二极管的简化结构和符号
二极管由P型半导体和N型半导体相互连 接构成，P型和N型半导体连接处形成PN 结结构。二极管是双端器件，其中，阳极 (Anode简称A) 连接在P型半导体，阴极 (Cathode简称K)连接到N型半导体。二极 管是利用PN结原理工作的器件，其导电 能力与阴极和阳极之间施加的电压极性相 关。
• 可关断晶闸管GTO • 集成门极换流晶闸管IGCT • 功率晶体管BJT 多子： •功 率 场 效 应 晶 体 管
MOSFET 复合： • 绝缘栅门极双极型晶体管
IGBT
新型的电力电子器件和模块
• 智能功率模块（IPM）
• SiC功率器件
第2页/共31页
电力电子器件的发展历史
第3页/共31页
电力电子器件的发展历史（三菱公司）
稳态关断时，空间电荷区的正负 离子会存储电荷（承担反向电压）， 但P和N区的少数载流子浓度很小。
-+ P -+ N
-+
空间电荷区
--- + + + P --- + + + N
--- + + +
空间电荷区
np(x)
pn(x)
np0
少数载流子浓度曲线
pn0 np0
x
np(x)
少数载流子浓度曲线
pn0 pn(x)
引言
电力电子器件分类
现代电力电子器件包括：
电力电子电路控制（ＰＤＦ）
统一电能质量控制器UPQC（Unified Power Quality Conditioner）为补偿三相不平衡、非线性负载的无功电流ioq 和谐波电流ioh对电源、电网的危害，可采用并联型电力电子变换器；为补偿电源电压的三相不对称、谐波畸变（有谐波电压vsh）以及偏离额定值vR，可采用串联型电力电子补偿器。
上图示出由串联型变流器和并联型变流器组成的统一电能质量控制器。
若负载电流(含有功、无功及谐波电流)为i o =i op +i oq +i oh ，若电源电压基波分量为v s1，谐波电压为v sh ，基波电压额定值v R 。
基波电压偏离值△v 1= v s1-v R ，电网电压v s = v s1+v sh = v R +△v 1+v sh 。
如果并联变流器Ⅱ被控为正弦电压源，输出电压指令为三相对称的基波额定电压v R ，串联变流器Ⅰ被控为正弦电流源，输出电流指令为与电源基波电压v s1同相的三相平衡的基波电流I s ，则并联变流器输出的无功电流和谐波电流将完全补偿负载的无功电流和谐波电流，使电源线路电流仅为有功电流I s ，cos φ=1。
同时串联变流器Ⅰ输出的串联电压△v 将完全补偿电源电压中谐波电压v sh 和基波电压的偏离值△v 1，负载端电压将是正弦基波额定电压v R 。
通过对并联、串联两个变流器进行适当控制，可实现较为理想的负载电能质量控制，所以称之为UPQC；由双变流器串、并联补偿的UPQC可以同时保证电网侧电流和负载侧电压的质量；UPQC控制比单个变流器更加复杂，控制成本高，在某些特殊场合下使用。
三逆变器及控制1.逆变器需求恒频恒压交流负载变频变压变速传动系统通信系统的直流开关电源新能源系统风力发电、太阳能电池、燃料电池、超导磁体储能等直流输电系统Ud/2 Ud/2T1T2r LCi1i0a+++u0+-u1负载Ud/2T1T2T3T4rLCi1i0++ba+-u1u0+负载（a）单相半桥逆变电路（b）单相全桥逆变电路开关模式中、小功率逆变器，采用PWM方式；大容量逆变器，采用多个桥式逆变电路通过变压器适当组合而成，每个桥式逆变电路的开关器件每周期仅通断一次，每个开关导电180o；输出波形性能指标谐波系数HF 总谐波畸变率THD畸变系数DF(Distortion Factor)性能指标逆变效率单位重量（或单位体积）输出功率可靠性指标输入电流交流分量电磁干扰EMI 及电磁兼容性EMC1/V V HF n n =∑∞==L ,4,3,2211n n V V THD ∑∞=⎟⎠⎞⎜⎝⎛=L ,4,3,22211n n n V V DF （表征经LC滤波后输出电压波形还存在畸变的程度）2.逆变器的控制以电压源型逆变电源（VSI）为例闭环控制系统框图rv 输出控制器PWM 形成给定-LC滤波器逆变桥负载ov 检测电路单相逆变器负载模型由于实际负载类型存在多样性，为了准确反映负载实际情况，不对逆变器负载做任何假定，把负载电流处理为逆变器的一个外部扰动输入量。
电力电子及其控制技术概述(ppt40页)
请注意，信息整理与归类同样非常重要！
net/grid2008/index/zkcald. 开关DC-DC变换器控制的本质是时间比率调节 http://ieeexplore. 电荷型控制方法可以控制每个周期的电量，可以更快更有效的控制电流。
Charge Control 相对于电压型控制方法有更快的输入瞬态响应速度，提高了输出电压的稳压精度； 请注意，信息整理与归类同样非常重要！ 电荷型控制不限制最大电感电流；
电力电子技术应用
电力电子技术
定义：采用电力电子器件等实现对电能的有效变换和
控制的技术，变换包括电压、电流、频率和波 形方面的变换。
思考：为什么要变换？
分类：采用按交-直流变换类型划分
1 AC-DC 2 AC-AC 3 DC-DC 4 DC-AC
为什么要采用开关电源？
开关DC-DC变换器
Peak current control
One Cycle Control D：控制脉冲占空比
按控制环路分类
• Single loop control – Voltage mode control
• Two loop control – Current mode control Peak current control Average current control Valley current control Charge control – V2 Control
VS
时钟
误差放大器 CT
Ve
Vref
基准电压
工作原理: 在开关S开通时电感电流对电容CT进行充电，当电容电压达到误差电压Ve时比
较器翻转，关断S； 直到下个周期时钟脉冲到来再次开启S。在S关断期间CT将充 电电荷完全放掉。电荷型控制方法可以控制每个周期的电量，可以更快更有效的控 制电流。 特点:
《现代电力电子技术》课件
电力电子技术的未来发展方向
高效化
智能化
未来电力电子技术将更加注重能效的提高 ，不断推动能源转换和利用效率的提升。
随着人工智能和物联网技术的发展，电力 电子技术将更加智能化，能够实现自适应 控制和远程监控等功能。
集成化
绿色化
未来电力电子技术将更加注重集成化设计 ，实现多功能、高集成度的电力电子系统 。
05
CATALOGUE
电力电子技术的挑战与未来发 展
电力电子技术的挑战
01
02
03
技术更新换代快
随着科技的不断进步，电 力电子技术需要不断更新 换代，以满足更高的性能 和效率要求。
节能环保压力
随着能源危机和环境问题 的日益严重，电力电子技 术在节能环保方面面临更 大的压力。
市场竞争激烈
电力电子市场参与者众多 ，竞争激烈，企业需要不 断提升技术水平和产品创 新能力。
详细描述
在DC/DC转换电路中，开关电源的作用是通过控制开关 管的通断时间来调节输出电压的大小。当输入电压通过开 关管时，通过控制开关管的占空比，可以调节输出电压的 大小，从而实现将一种直流电压转换为另一种直流电压。
总结词
DC/DC转换电路的应用
详细描述
DC/DC转换电路广泛应用于各种需要不同电压等级的场 合，如通信设备、计算机、仪器仪表等。通过DC/DC转 换电路，可以将较高或较低的电压转换为所需的稳定直流 电压，满足各种设备的用电需求。
电力电子技术的应用
电力系统
电力系统中的电力电子技术应用主要涉及发 电、输电和配电环节。通过使用电力电子设 备，如可编程逻辑控制器（PLC）和智能传 感器，可以实现电网的智能化控制和优化管 理，提高电力系统的稳定性和可靠性。
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双向buck电路
双向buck电路拓 扑由单向可控开关 T+、T-和二极管 D+、D-构成;可输 出双向电流和单向 电压。
电压型单相逆变电路
+
T+
C
Vd
A
T-
_
N
D+
iL
iO
L
+
D-
C
VO
_
双向buck电路
iO
2 整流
1 逆变
3
4
VO
逆变 整流
运行区间
+
T+
C
Vd
A
_
N
iL
L
+
D-
C
VO
_
当iL>0时，等效为 单向buck电路
vr vc， T2、 T3通， vab VD
电压型单相逆变电路的单极性SPWM调制
Vd
vc
T1
a
T2
D1 T3
负载
ia
D2 T4
vr
D3
b
D4
vr
T1
T2 T3 T4
ua
ub
uab
正弦波Vr+ 三角波Vc
-1
+Vcc
+ A
-Vcc
+Vcc
+ B
-Vcc
T1
-1
T2
T3
-1
T4
T1与T2互补补通、 T3与T4互补补通、 vr- vr为调制波 vc为上下对称的三角载波 vr vc， T1导通，va VD vr vc， T2导通，va 0
-
-1
Vg2 ,Vg3 (T2 ,T3 )
-
(b)驱动信号生成电路
载波Vr：控制PWM周期的控制信号（三角波）； 调制波Vc：控制输出电压基波的控制信号；
2 载波比N：载波与调制波频率之比； t 调制比M：调制波与载波幅值之比。
T1与T2互补补通、 T3与T4互补补通、
vr为调制波 2 vc为对称的三角载波 t vr vc， T1、 T4通， vab VD
T 1 T4
D2
D3
2
T 2 T3
RL负载 t
(e)阻感负载电流波形 iD
(b)等效电路
2、方波控制
0
t
T1-T4各导通180度； T1、T4同步；T2、T3同步。
(f)阻感负载输入电流波形
电压型单相逆变电路（方波控制）谐波特性
负载电压谐波特性
1
vab t
4VD sin(nt) n1,3,5, n
电压型单相逆变电路
理想单相逆变器的输出交流电压和电流波形
iO
2 整流
1 逆变
3
4
VO
逆变 整流
理想单相逆变器及其输出电压和电流波形
四象限运行区间
理想单相逆变器应允许输出电压和电流相位角0-360°可实现无源逆变功能。
根据电压和电流波形和能量流动关系，可将单相逆变器的运行分为4个运行区间，对 应四个象限。
vd vr- vc， T3导通，vb VD vd vr- vc， T4导通，vb 0
单相逆变电路的仿真（双极性和单极性SPWM调制）
Vd=300V，调制比M=0.8，载波比N=750/50=15 负载R=10欧姆，电感为20毫亨。
双极性SPWM
T1
Vd
a
T2
D1 T3
负载
ia
T0 4
3T0 4
0
T0 2
T0 L负载
t
D+ T+ D- T-
iO
(d)电感负载电流波形
0
D+ T+ D-
2
T-
RL负载 t
(e)阻感负载电流波形
电压型单相桥式逆变电路（H桥）工作原理
Vab
Vd
驱动 T1 T4
驱动 T1 T4
（方波控制）
0
驱动 T2 T3
t
iD
ia
(b)负载电压 -Vd
T1
VD
a
T2
D1 T3 ia Z
D2 T4
(a)电路
D3
b
D4
0
T1 T4
T 2 T3
R负载
t
ia
(c)电阻负载电流波形
T0 4
3T0 4
0
T0 2
T0 L负载
t
D 1 D4 T1 T4 D 2 D3 T 2 T3
控制方法：
ia
(d)电感负载电流波形
1、T1与T2；T3与T4信号反相（互补）。
0
D1 D4
0
1
3
5
7
9
11 13 15 17 19
谐波次数
负载电流频谱
电压型单相逆变电路的双极性SPWM控制
T1 VD
T2
Vcm Vrm
0
vab
VD 0
VD
D1 T3
D3
a
负载
ia
b
D2 T4
D4
N fc 9 fr
M Vrm
vc
Vcm
vr
3
2
2
2
v 调制波 r
v 载波 c
+
+
Vg
Vg1 ,Vg4 (T1 ,T4 )
3
4
VO
逆变 整流
运行区间
电压型单相逆变电路
电压型单相半桥式逆变电路
电压型单相半桥式逆变电路
拓扑与改进的双向buck电路相同（省略滤波器）
电压型单相逆变电路 电压型单相半桥式逆变电路的基本工作状态
1、T+导通，T-关断时，Vo>0:
区间1：Vo>0;io>0 区间4：Vo>0;io<0 2、当T-导通时，T+关断时，Vo<0:
4、当T-和T+都导通时，直流母线被短路。
禁止状态
电压型单相半桥式逆变电路工作原理 （方波控制）
控制方法 1、T+、T-信号反相(互补)；
2、T+、T-各导通180度；
方波控制
VO
Vd/2 驱动 T+
驱动 T+
0
驱动 T-
t
iO
(b)负载电压 -Vd/2
0
T+
T-
R负载
t
iO
(c)电阻负载电流波形
等效为单刀双掷开关
区间2：Vo<0;io>0 区间3：Vo<0;io<0
电压型单相逆变电路
电压型单相半桥式逆变电路的基本工作状态
3、当T-和T+都关断时，Vo的方向取决于Io的方向；
控制系统无法直接控制 电压，除切换状态时， 一般尽量避免工作在此 状态。
当io>0时，Vo<0
当io<0时，Vo>0
幅值
0.5
总有效值Vab
2 T0
T0 0
2VD2dt
VD
0 1
3
5
7
9
11 13 15 17 19
谐波次数
基波有效值V1
4VD 2
22 VD
0.9VD
负载电压频谱
1
负载电流谐波特性
幅值
电感负载
阻感负载 电阻负载
电感和阻感负载电流谐波幅值相 0.5
对电压谐波衰减，谐波次数越大，
衰减越大。
原因：当电感量和电感端电压恒定 时，频率越大，感抗越大,电流越小。
+
C
Vd
A
T-
_
N
D+ iL
L
+
C
VO
_
当iL<0时，等效为 单向boost电路
电压型单相逆变电路
改进的双向buck电路
将双向buck电路 拓扑输出负端从N 点变到O点，可以 实现双向电流和电 压输出。
+
T+
C
Vd
O
A
T-
_
N
D+ 滤波器
iO
L
+
D-
C
VO
_
改进的双向buck电路
iO
2 整流
1 逆变
直流/交流逆变器
➢逆变器的类型 ➢电压型单相逆变电路工作原理
1、双极性SPWM控制 2、单极性SPWM控制 ➢电压型三相逆变电路工作原理 SPWM控制 ➢电流型逆变器电路的工作原理 ➢电压型多电平逆变电路
逆变器的类型
1、依据直流电源的特性不同可分为：电压型逆变器VSI 和电流型逆变器CSI
2、按输出电压不同可分为：CVCF、VVVF、脉冲型 3、按逆变器输出电平不同分为：两电平和多电平 4、按输出电源相数分为：单相、三相和多相。